淺談劈裂灌漿技術(shù)在工程實踐中的應(yīng)用

蘆緒民

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院 陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

渭南市尤孟防洪堤位于尤河入渭口下游，堤面寬度7 m～7.5 m，堤身高度5.5 m～6.0 m，2003年8月31日尤孟堤決口后，堤防臨、背水側(cè)均被洪水長時間浸沒，堤身、堤基產(chǎn)生不均勻沉陷，導致堤頂出現(xiàn)20多條縱向裂縫，累計長度2.2km，質(zhì)量差，隱患多，亟需對其進行除險加固。如果選用開挖回填方案，避免不了開挖回填的盲目性，經(jīng)分析，對尤孟堤采用劈裂灌漿加固方案。

2 地層巖性

2.1 堤身組成物質(zhì)

尤孟堤由人工從兩岸拉運堆筑碾壓而成。Q4S巖性淺灰黃色，稍密實，呈可塑狀，主要為輕粉質(zhì)壤土組成，無層理，雜亂分布，其間縱橫裂縫較為發(fā)育，頂部有約0.5 m厚的硬蓋層，含水量約14%。據(jù)調(diào)查，修筑時用履帶拖拉機進行碾壓過（實為推平），壓實系數(shù)沒有達到《堤防設(shè)計規(guī)范》的技術(shù)要求。

2.2 堤基地層巖性

堤基以下約2.5 m，深度5.5 m～8.0 m。Q42al淺灰黃色壤土和粉砂互層，壤土軟塑～可塑狀，較疏松，以粉粒含量為主，可見水平層理，含水量約15%～20%左右。粉砂松散，含水量多數(shù)為飽和狀態(tài)。地下水位埋深（從堤基算起）約9.0 m左右。

3 劈裂式灌漿施工

3.1 灌漿設(shè)計

劈裂灌漿原理是通過劈裂灌漿使?jié){液有效地填塞堤防內(nèi)部的漏洞、孔洞及松散體，并在堤防內(nèi)部形成豎直防滲帷幕，通過漿液對堤內(nèi)土體的擠壓，提高堤防的密實度和抗?jié)B能力，同時利用壓力灌漿，使背水側(cè)裂縫得以充填，從而達到除險加固的目的。

尤孟堤防應(yīng)急除險加固工程劈裂灌漿段總長2200 m，沿堤防中軸線單排布置灌漿孔，分段實施，每300 m為一單元工程，共劃分為七個單元，總計736個灌漿孔，孔距3 m，孔深8 m，總進尺5888 m。

3.2 灌漿試驗

灌漿施工前選擇具有代表性的堤防段做灌漿試驗，對造孔工藝、灌漿工藝、漿液的各種性能指標進行了合理性總結(jié)和完善，最終確定孔徑為φ30mm，漿液容重控制在1.25 g/cm3～1.65 g/cm3，孔距均為3.0 m，孔深8.0 m，劈裂壓力一般為0.1MPa～0.22 MPa，正常壓力在0.15 MPa～0.4 MPa之間變化，最大控制壓力為0.6 MPa。

3.3 劈裂式灌漿施工

3.3.1 造孔

選用堤防專用錐孔機，額定孔徑30mm，錐頭30mm，干法造孔，錐孔速度一般為40min/孔～80min/孔。造孔時認真填寫劈裂灌漿孔造孔班報。這樣施工即滿足了設(shè)計及規(guī)范提出的造孔技術(shù)要求，且環(huán)保、干凈、效率高，同時保證了用水回轉(zhuǎn)鉆進對堤身造成的損害。

3.3.2 制漿

土料選用樁號38+500以南黃土塬土料，經(jīng)試驗，灌漿土料粉粒含量略高，其他各項指標均滿足灌漿土料的技術(shù)要求，可作為灌漿料源。

土料運至制漿站粉碎后過篩清除大顆粒和雜物，然后裝袋，制漿前必須稱量，稱量誤差應(yīng)小于5%。按要求的水土比攪拌均勻后，對漿液各種性能進行測試，合格后再通過35孔/cm2的過濾篩按不同漿比放入漿液池中備用。

3.3.3 漿液性能控制

本次灌漿施工采用4種水土比的漿液，分別為1.4∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1。漿液比重控制在1.20 g/m3～1.60 g/m3，泥漿粘度20 s～70 s，泥漿膠體率大于70%。泥漿的穩(wěn)定性0.1 g/m3～0.15 g/cm3。

為提高漿液的穩(wěn)定性，減小粘土漿液失水量，經(jīng)過試驗在漿液中加入1%～2%工業(yè)用堿，可使?jié){液的膠體率由65%提高到88%，穩(wěn)定性由0.3 g/cm3降至<0.1 g/cm3，失水量由48cm3/30min降至12cm3/30min。

3.3.4 灌漿

（1）按所需漿比的漿液，由送漿泵送至灌漿孔孔口的攪拌桶內(nèi)，再由灌漿泵注入孔內(nèi)。

（2）不分序，孔底注漿，單排雙孔并灌。

（3）注漿管距孔底0.5 m～1.0 m。

（4）稀漿劈裂，稠漿灌注。每次開灌前和間隔一小時量測漿液容重，并認真填寫好漿液物理力學性能測試記錄表。

（5）當發(fā)現(xiàn)兩孔之間有裂縫后，立即停灌，盡量做到內(nèi)劈外不劈。

灌漿開始先用稀漿，灌注一段時間后，當壓力表壓力突然降低，說明裂縫已經(jīng)劈開，然后再加大漿液稠度。每孔灌漿次數(shù)一般為5次，復灌時兩次間隔時間為24小時。

3.3.5 灌漿結(jié)束標準

（1）每孔的灌漿次數(shù)不少于5次；

（2）每孔灌漿土料不少于3m3(虛方)；

（3）開灌濃漿5min堤頂裂縫冒漿連續(xù)兩次；

（4）復灌時連續(xù)3次不吃漿。

以上條件符合其中兩項即可終孔。

3.3.6 灌漿封孔

當每孔達到終孔結(jié)束標準后，待孔內(nèi)泥漿不再流動時，將孔內(nèi)稀漿提出，向孔內(nèi)注入0.6∶1的稠泥漿或者填入含水量適中的制漿土料進行搗實。

4 劈裂灌漿成果資料分析

從資料整理分析可知，一單元單位耗土量最大值497.9 kg/m，最小值315.4 kg/m，平均值為412.3 kg/m，單位耗土量400 kg/m～450 kg/m頻率最高為41.2%；二單元單位耗土量最大值476.0 kg/m，最小值278.4 kg/m，平均值為364.5 kg/m，單位耗土量350 kg/m～400 kg/m頻率最高為52%；三單元單位耗土量最大值489.9 kg/m，最小值321.1 kg/m，平均值為394.2 kg/m，單位耗土量350 kg/m～450 kg/m頻率最高為81%；四單元單位耗土量最大值576.8 kg/m，最小值333.4 kg/m，平均值為411.5 kg/m，單位耗土量400 kg/m～450 kg/m頻率最高為51.5%；五單元單位耗土量最大值473.1 kg/m，最小值196.8 kg/m，平均值為316.3 kg/m，單位耗土量300kg/m～350 kg/m頻率最高為56.3%；六單元單位耗土量最大值429.8 kg/m，最小值64.5 kg/m，平均值為148.6 kg/m，單位耗土量100 kg/m～150 kg/m頻率最高為56.0%；七單元單位耗土量最大值140.9 kg/m，最小值25.2 kg/m，平均值為77.8 kg/m，單位耗土量60 kg/m～90 kg/m頻率最高為43.3%。灌漿前一單元、四單元、三單元堤身質(zhì)量較差，堤身的密實度不夠，松散～稍密，而且堤身內(nèi)部縱橫裂縫發(fā)育，隱患較多，在施工過程中這三個單元的吃漿量明顯較大；二單元、五單元的吃漿量比以上三個單元稍小一點；六單元、七單元吃漿量明顯較小。灌漿效果整體規(guī)律性比較明顯，原堤身質(zhì)量較好的施工過程中灌漿量明顯較小，原堤身質(zhì)量差、隱患多的在施工過程中灌漿量明顯增大。

從開挖的探槽可以明顯的看出劈裂灌漿所形成的泥墻是連續(xù)的，泥墻厚度達到和超過了設(shè)計和規(guī)范要求，縱橫裂縫充填飽滿，灌漿輻射的半徑較大，帷幕形成的較好。通過這次劈裂灌漿，使堤身內(nèi)部不均勻的應(yīng)力得到了平衡，消除了縱橫裂縫，使堤身形成為一個整體，泥墻和帷幕的形成，使堤身防滲能力得到了提高，達到了預期除險加固的目的。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

（1）灌漿工藝簡便、可行。灌漿孔在孔口封閉后，即注漿管下至距孔底0.5 m～1.0 m，采用孔底注漿全孔灌注的方法，工藝上比較成熟，操作上簡便、可行。

（2）孔距比較合理。從施工現(xiàn)場情況可以看到，其中80%以上兩孔之間裂縫已經(jīng)貫通，設(shè)計3.0 m的孔距比較合理，符合尤孟堤實際狀況。

（3）設(shè)計灌漿壓力較為合理。劈裂式灌漿其原理是運用壩體應(yīng)力分布規(guī)律，用一定的灌漿壓力，將壩體沿軸線方向劈裂，同時灌注合適的泥漿，形成鉛直連續(xù)的防滲泥墻，堵塞漏洞、裂縫或切斷軟弱層，以提高壩體的防滲能力；同時通過漿、壩互壓和濕陷，使壩體內(nèi)部應(yīng)力重新分布，提高壩體的變形穩(wěn)定性。從灌漿量和灌后開挖效果來看，完全滿足了設(shè)計要求，達到了預期目的。

灌漿孔資料表明：三種情況下壓力的大小是比較合理的，與尤孟堤防地層巖性，堤防質(zhì)量及含水量和堤防高度實際狀況相符合。

5.2 建議

（1）本次灌漿施工對于堤基（堤身）小裂縫灌漿效果較好，而對于更細小甚至閉合的裂縫則灌漿效果不太明顯，建議適當降低首灌時漿液的濃度，比重控制在1.20 g/cm3較為適宜，以便于更細小裂縫的劈開。

（2）建議在堤防拐點段、頂沖段、結(jié)合部位應(yīng)適當減小灌漿孔距或變單排孔為雙排孔。

（3）對已建成的堤防段沒有達到《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-98）要求的，應(yīng)推廣這一較為成熟的技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理的施工工藝。